ما هو مستقبل البيولوجيا التركيبية؟

في شهر تموز (يوليو) الماضي ، أنشأ العلماء أول خلية اصطناعية ، وهي كائن يتحكم فيه جينوم مركب كيميائيًا تم تحريره على جهاز كمبيوتر وتم تجميعه معًا في المختبر. بعد عام واحد ، قام علماء الأحياء في علم الأحياء التركيبي السنوي الخامس مؤتمر في جامعة ستانفورد لا يزالون يكافحون لاتخاذ الخطوة التالية في هذا المجال. إن كبحهم هو تقلبات علم الأحياء نفسه ، والمصاريف والوقت اللازمين للانتقال من الفكرة إلى الكائن الحي المهندَس.

في حين أن إنشاء الخلية الاصطناعية ، في معهد J. Craig Venter ، يلمح إلى مستقبل يمكن لعلماء الأحياء الاصطناعية فيه إعادة تصميم الخلايا الحية لأداء أي مهام يحلمون بها ، إلا أن هذا الهدف لا يزال بعيد المنال. ركزت معظم الأبحاث على إقناع الميكروبات بأداء مهام مشابهة لما تقوم به بالفعل ، مثل تحويل السكر إلى وقود باستخدام العمليات والمواد التي تشبه تلك التي تستخدمها في الطبيعة.

تسعى البيولوجيا التركيبية جاهدة لجعل البيولوجيا الجزيئية أشبه بالهندسة - بمواد وأجزاء يمكن التنبؤ بها يمكن تجميعها معًا بطرق يمكن التنبؤ بها. كما توضح الخلية الاصطناعية ، يمتلك العلماء الآن الأدوات اللازمة لتحرير تسلسل جيني موجود على جهاز كمبيوتر ، واستخدام آلات تصنيع الحمض النووي لإنشائه على شكل أجزاء ، وربطها معًا في المختبر. (هذا المسار هو مجرد مسار واحد من العديد من المسارات التي يتخذها علماء الأحياء التركيبية.) ولكن لا يزال من الصعب التنبؤ بما ستفعله الخلايا بعد تغييرها. غالبًا ما يتم إعاقة الباحثين بسبب الدافع الطبيعي للخلايا للنمو والعيش كما يحلو لهم ، والذي يجب التغلب عليه في كثير من الحالات لحملهم على القيام بشيء مفيد بطريقة فعالة.



تكمن إحدى أكبر العقبات في إنشاء وتجميع مواد البداية: أجزاء معيارية من الحمض النووي ترمز لوظيفة معينة ويتم تصنيعها في المختبر. يستغرق إنشاء هذا الحمض النووي وقتًا طويلاً ومكلفًا. مثل أي منتج تجاري ، يجب تصميمه وبناؤه واختباره. حتى إجراء تغييرات صغيرة نسبيًا قد يستغرق الكثير من العمل ووقتًا طويلاً والكثير من المال.

بعض التسلسلات تستغرق شهرين لتجميعها ، في حين أن البعض الآخر لا يمكن صنعه على الإطلاق ، لأسباب لم يتم فهمها بعد ، ريشما شيتي ، أحد مؤسسي شركة Ginkgo Bioworks الناشئة التي تجمع أجزاء الحمض النووي. قال شيتي إن الشركة تستخدم الأتمتة القائمة على البرامج لتصميم كتل البناء وأجزاء أخرى ، وللتحكم في الروبوتات التي تتعامل مع السوائل التي تمزجها معًا من قطع الحمض النووي المطلوبة من الشركات الأخرى المتخصصة في تخليق الحمض النووي. إنها الخطوة الأخيرة التي تشكل حاليًا عنق الزجاجة الرئيسي. كانت الشركة تتعقب الوقت الذي تستغرقه التسلسلات في صنعها والمصادر التي تقوم بذلك بشكل أسرع.

الذكاء الاصطناعي

قال إن التكلفة والوقت اللذين ينطوي عليهما إنشاء كائنات جديدة يحدان من الإبداع باميلا سيلفر ، أستاذ بيولوجيا النظم بجامعة هارفارد. في كل مرة يجرب علماء الأحياء الاصطناعية تصميمًا جديدًا ، عليهم أن يدفعوا مقابل الحصول على الحمض النووي المركب ، وانتظار عودته ، وإدخاله في الخلايا ، واختباره. كل هذا ، كما يقول سيلفر ، يعني أن علماء الأحياء التركيبية يترددون بشكل مفهوم في الفشل والتعلم من إخفاقاتهم.

ما زلت أؤمن بالحلم بأن البعض منكم سيكون قادرًا في النهاية على الجلوس على جهاز كمبيوتر ، وتصميم تجربة ، والحصول على الحمض النووي في اليوم التالي ، كما أخبرت الحشد. لكي تفي البيولوجيا التركيبية بوعدها ، يجب أن يكون تركيب الحمض النووي رخيصًا وسريعًا ويمكن التنبؤ به ودقيقًا - ومفتوحًا للجميع ، بما في ذلك الباحثين الذين لا تمتلك مختبراتهم الكثير من المعدات أو التمويل.

لحسن الحظ ، فإن تكلفة تقنية تخليق الحمض النووي ، مثل تكلفة تقنية تسلسل الحمض النووي ، تنخفض بسرعة. جورج تشيرش ، مدير مركز الجينوم الحاسوبي بجامعة هارفارد ، أشار في حديثه إلى أن تكاليف كل من تقنيات تخليق الحمض النووي وتسلسله تتناقص بمعدل مذهل - مؤخرًا بمعامل 10 كل عام.

يخفي

التقنيات الفعلية

فئة

غير مصنف

تكنولوجيا

التكنولوجيا الحيوية

سياسة التكنولوجيا

تغير المناخ

البشر والتكنولوجيا

وادي السيليكون

الحوسبة

مجلة Mit News

الذكاء الاصطناعي

الفراغ

المدن الذكية

بلوكشين

قصة مميزة

الملف الشخصي للخريجين

اتصال الخريجين

ميزة أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

1865

وجهة نظري

77 Mass Ave

قابل المؤلف

ملامح في الكرم

شوهد في الحرم الجامعي

خطابات الخريجين

أخبار

انتخابات 2020

فهرس With

تحت القبه

خرطوم الحريق

مؤشر With

قصص لانهائية

مشروع تكنولوجيا الوباء

من الرئيس

غلاف القصه

معرض الصور

موصى به